[发明专利]一种国家基准驾驭的地方时间标准生成系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于时间频率校准领域，具体涉及一种国家基准驾驭的地方时间标准生成系统及方法。

背景技术

时间是国际单位制中七个基本物理量之一，是目前所有物理量中准确度最高的物理量。时间频率的应用范围从重大的科学实验到日常的生活消费，用途都十分广泛。随着卫星导航产业的快速发展，导航相关产品的检测需求不断扩大。导航产品和设备的准确和稳定均是建立在卫星接收模块时间量值准确基础上的，因此卫星接收模块时间量值准确是保证导航设备数据准确可靠的基础。对卫星导航产品进行时间量值传递需要建立准确稳定的地方时间标准，通常由原子钟或钟组组成，即原子时标，可以分为自由时标和驾驭时标，在一个时标的计算过程中，如未加入时频基准的校准(直接或间接)，则产生的时标成为自由时标，反之称为驾驭时标。中国计量院保持的原子时标准确度优于1×10^-13，稳定度优于5×10^-14，是我国最高时间频率基准。目前我国各地方时间标准大多为自由时标，由铷或铯原子钟组成，准确度通常在1×10^-12，对于校准高精度的导航时间模块显然是不够的。由于原子钟有漂移现象，需要定期进行校准，使用搬运钟可以实现同步，即将原子钟每年搬运到上一级计量单位进行检定校准，但是这样会浪费大量的人力和财力，对于长期加电运行的标准设备更是没有办法实现实时的溯源。而目前国内的驾驭时标也只是溯源到GPS时间，容易依赖于美国GPS系统，并不是一种独立自主的时标。

GPS共视法是世界上广泛采用的时间频率远程传递方法，传递不确定度可为几个纳秒。共视法是指在一颗GPS卫星的视角内，地球上任何两地的原子钟可以利用同一时间收到的同一颗卫星的时间信号进行时间频率比对。共视法也是国际原子时合作的主要技术手段之一。目前GPS共视技术已经发展得相当成熟，但是国内还没有利用共视法溯源到国家基准的驾驭时标，而国外GPS共视技术仅限于国家与国家时间频率基准之间的比对,在时间量值传递方面无相关应用,因此无法对卫星导航产品进行实时的时间量值传递。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种国家基准驾驭的地方时间标准生成系统及方法，通过GPS共视法使本地原子钟溯源到中国计量院的时间基准UTC(NIM)，生成地方时间标准UTC(BIM)，同步精度保持在±10ns以内，实现了实时的量值传递，满足导航产品的检测需求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种国家基准驾驭的地方时间标准生成系统，包括GPS接收机、时间间隔计数器、本地原子钟和计算机；

所述GPS接收机和时间间隔计数器分别与所述计算机连接；

所述GPS接收机和本地原子钟分别与所述时间间隔计数器连接；

所述时间间隔计数器将本地原子钟输出的1pps信号作为开门脉冲，将GPS接收机输出的1pps信号作为关门脉冲，测量出两个秒脉冲之间的差值，即为时间间隔测量值；

所述计算机利用所述差值和从GPS接收机获取的信息生成本地标准格式文件；然后将本地标准格式文件和国家基准产生的标准文件进行比对，生成本地的地方标准时间。

所述GPS接收机通过串口与计算机相连，时间间隔计数器通过另一个串口与计算机相连；

GPS接收机和本地原子钟分别为时间间隔计数器提供1pps脉冲。

所述GPS接收机采用双频接收机，能够接收CA码、L1/L2双频信号；

所述时间间隔计数器采用高精度时间间隔计数器；

所述本地原子钟采用GPS可驯铷原子钟，频率准确度1×10^-12。

利用GPS接收机在L1和L2两个频段上测得的电离层时延，对时延值进行修正，修正公式如下：

其中，PR_i(i＝1，2)是分别在L1和L2频段上的电离层时延测量值，PR是通过两个频段电离层时延的线性组合计算得到的双频电离层修正值；

γ用下式计算：

γ＝(f_L1/f_L2)²＝(1575.42/1227.6)²＝(77/60)² (5)

f_L1和f_L2分别为L1和L2频段的频率。

所述GPS接收机设置为ionofree的测量模式，能够更精确的修正电离层时延。